JPS6131942A - 単一自由度機械の特定 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機械系の特性を決定する方法と装置、特に単一
自由度の機械の運動エネルギ、ポテンシャルエネルギ、
および散逸関数を決定する方法と装置とに関する。

従来の技術 任意の単一自由度のホロノーム系の運動を支配する非線
形微分方程式の一般形は知られている。

スクレロノームホａノーム系の特性は１９６８年にホル
ト、ラインハート、ウィンストン社（ＨＯｌｔ。

Ｒｊｎｅｈａｒｔ、　ａｎｄ　ＷｉｎＳｔＯｎｌ工ｎｅ
、）から出版されたトーマスＲ，ケイン（Ｔｈｏｍａｓ
　Ｒ，Ｋａｎｅ）の「力学」（Ｄｙｎａｍｉ　ａｓ　）
という書物の１６〜１５ページに定義されている。機械
系に関する成る情報が与えられると、他の系の情報もわ
かる。系のパラメータと所望の応答と与えられると、系
への必要な入力が決定される。系の入力と所望の応答と
が与えられると、必要な系のパラメータが決定される。

系のパラメータと入力とが与えられると、結果の応答が
決定される。系の入力と応答とが測定されると、系のパ
ラメータが決定される。

最後に述べたやり方、すなわち系のパラメータの特定の
有用性は最近認識されたばかりである。

米国特許出願筒４１３．９２６号には特定の機械系に関
する運動エネルギ、ポテンシャルエネルギ、および散逸
関数の決定は系の動力学的解析の基礎となることが示さ
れてい゛る。強制的周期的人力トルりによって駆動され
ているとき単一自由度の機械の応答を観測するとき上記
の関数を決定する情報が得られる。そこにはそのような
決定は機械開発、品質管理、および機械診断に用いられ
ることが述べられている。この開示は振動数範囲におい
て解を得るという要請、したがって機械軸駆動は既知の
振動的定常状態量であるという要請によって限定される
。

最近の研究は一種の機構特定によって機構のバランスを
実験的に改良することに関する。ＡＳＭＥ（米国機械学
会）機械設計誌（ＡＳＭＫ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＭｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ　Ｄｓｉｇｎ）のそれぞれ１０３巻−
５号、１９８１年７月、６３７〜６４２ページおよび１
０６巻−４号、１９８１年１０月、７８４〜７９２は−
ジのトリカモとロウエン（Ｔｒｊｃａｍｃ、　Ｓ、Ｊ、
　ａｎｄ　Ｌｏｗｅｎ、（）、Ｇ、）の論文「力釣合機
械の平面的結合の新しい概念、１部二理論；■部：４本
棒結合への適用および実験Ｊ　（Ａ　ＮｅＷ　Ｃｏｎｃ
ｅｐｔ　Ｆｏｒ　Ｆｏｒｃｅ　ＢａｌａｎｃｉｎｇＭａ
ｃ−ｈｌｎｅｓ　Ｆｏｒ　Ｐｌａｎａｒ　Ｌｌｎｋａｇ
ｅＳ　＋　Ｐａｒｔ　Ｉ　’　Ｔｈｅｏｒｙ　１Ｐａｒ
ｔ　ｎ　：　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｆｏｕｒ
　−Ｂａｒ　Ｌｊｎｋａｇｅ　ａｎｄＥｘ’ｐｅｒｉｍ
ｅｎｔ　）。この論文にはクランク軸の速度変化は無視
できないことが示されている。平面機構の運動学的誤差
の原因を特定する１つの理論がドウボッスキ、マニトウ
ク、およびズレイラ（Ｄｕｂｏ’ｗｓｋｙ、Ｓ、、Ｍａ
ａｔｕｋ、Ｊ、、ａｎｄ　’Ｐ＋ｅｒｒｅｉｒａ、Ｎ、
Ｄ、）によるＡＳＭＥ産業技術誌（ＡＳＭＥ　Ｊｏｕｒ
ｎａｌ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｆｏｒ工ｎｄｕ
ｓｔｒｙ）　９７巻、２号、１９７５年５月、６３５〜
６４２に一ジの［平面機構における運動学的誤差の）ξ
ラメータ特定の研究Ｊ　（Ａ　Ｐａｒａ−ｍｅｔｅｒ　
　工ｄｅｎｌｆｉ’ｃａｔｉｏｎ　　５ｔｕｄｙ　　ｏ
ｆ　　ＫｉｎｅｍａｔｉｃＥｒｒｏｒｓ工ｎ　Ｐｌａｎ
ａｒ　Ｍｅｃｈａｎｌｓｍｓ）という論文に示されてい
る。

発明の概要 本発明によればアクセスできる動力転移部材を持つ循環
機械の特性を鮮析する方法が示される。

この方法は、機械に一連の運転サイクルを行なわせ、別
々の機械運転サイクルの間の動力転移部材の力、位置、
および速度に関するデータを得ることを含む。この方法
はさらに機械の運動エネルギ、ポテンシャルエネルギ、
および得られたデータを用いる散逸特性に対して座標領
域において解を得ることも含む。

本発明はさらに動力転移部材によって実質的に単一自由
度のホロノーム機械系を駆動するとともに系の特性を検
出する装置に関する。この装置は出力駆動軸を持つ駆動
モータを含む。可変伝送装置（変速装置）を用いて出力
駆動軸を動力転移部材に結合する。動力転移部材におけ
るトルクを検出する装置、動力転移部材の駆動位置を検
出する装置、および動力転移部材の被動速度を得る装置
を設ける。トルクを検出し、駆動位置を検出し。

被動速度を得る装置と可変伝送装置との間にフィードバ
ック装置を結合する。したがって駆動モータは動力転移
部材に異なるトルク条件および被動速度条件を課する。

さらに、本発明は系の動力転移部材に結合さｈた完備型
動力源を持つ・実質的に単一自由度のホロノーム機械系
の特性を決定する装置に関する。動力転移部材に結合さ
れた負荷を与える装置をこの負荷装置と動力転移部材と
の間の可変伝達装置とともに設ける。動力転移部材にお
けるトルクを検出する装置、動力転移部材の駆動位置を
検出する装置、および動力転移部材の速度を得る装置も
設ける。トルクを検出し、駆動位置を検出し、被動速度
を得る装置と可変伝送装置との間にフィードバック装置
を結合するので、負荷を与える装置が運転サイクルにわ
たって別々の運転サイクルの間動力転移部材に異なるト
ルク条件および速度条件を課する。

実施例 ここに述べる機械特定法は機械の運動エネルギ。

ポテンシャルエネルギ、および散逸関数の決定に基づく
。ここで考える機械の型に対しては、上記の特性は動力
転移軸またはクランク軸のような機械の動力転移部材の
位置の周期関数である。ここで考える型の機械は単一自
由度のスクレロノーム。

ホロノーム機械系に限定される。さらに機械系の動力転
移部材または軸はアクセスでき、したがっていくつかの
異なる運転条件が存在することが要求される。動力転移
部材の位置、今の例では動力転移軸の角位置に対して一
般化符号４を用いる。

動力転移部材の速度、今の例では軸の角速度に対して他
の一般化符号４を用いる。ｑは単調関数。

４は非ゼロでなければならない。単調特性は軸位置が観
測領域全体にわたって一方向性であることを要求する。

動力転移部材すなわち軸はアクセスできるので、軸角ｑ
の関数としての駆動トルクＴおよびｑの関数としての軸
の角速度４は測定することができ、後に定義する量ａ”
（ｑ）が計算できる。

機械のすべての未知の活動力は適当な運動エネルギ、ポ
テンシャルエネルギ、および散逸関数によって表わすこ
とができ１次の形をとるものと仮定する： Ｍ（ｑ）い＝運動エネルギ Ｐ（ｑ）　　　ニ　ポテンシャルエネルギＤ　（ｑ）　
（Ｌ　２／２−散逸関数 このような機械のすべての特性は周期２πの一般化座標
すなわち軸位置ｑの周期関数である。さらに、そのよう
な機械に対しては、運動方程式の座標面表示は次のよう
に書かれる。

（Ｍａ２）’−１ｑ＋ｐ’＝Ｔ（１） ただし′−土である。

ｑ ３つの関ｅＭ、Ｐ’、およびＤはたいていの目的に対し
て機械または機械系の力学的性質を完全に決定し、それ
らは周期２πのｑの周期関数である。

ここに述べる機械特定の一般化法は４（ｑ）とＴ（ｑ’
）との観測からＭ、ｐ’およびＤを決定することを含む
。このときの解を得る計算は物理座標面において行なわ
れ、動力転移部材の駆動は周期的であるが、場合によっ
ては非周期的でもよい。

機械系の特性の行列式的解決においては、ｑに関して周
期的な６つの一般関数Ｍ’、　Ｐ’、およびＤを一意的
に決定するのに４（ｑ）およびＴ（ｑ）の精密に６つの
観測が必要であることが示される。さらに、上記の一意
的決定を得るのに２つの条件が必要で十分であることが
７示される。

第１の必要条件はどのｑに対しても行列式ｄ１がゼロに
なら々いことである。すなわち ＝　（ａｌ−＋ｑ２）　（へ２−；ｑ５＞　（ミ、−ｑ
３）〆０（２）その上条件 が満足されなければならない。ただし −（ぜ−ζ：）’　（４，２−ａ３）＋　Ｃ号−号）・
（ｑ、−ｑ２）。

式（２）および（３）はｑについて周期的な一意関数Ｍ
、Ｐ′、およびＤの存在にとって必要で十分な条件であ
る。式（１）から解が直接得られ、この解から６つの未
知数を含む次の３つの式の組が５つの独立な観測から得
られる（観測は２πの動力転移軸周期にわたって３つの
別々のそのような周期についてなされる）。

連立微分方程式（５）はクラツの法則 によって未知数Ｊ　Ｐ’、およびＤについて解くのが便
利である。

とおくと ＋ｈＭ’＋　ｄ２Ｍ　＝　ｄ３　　　　　　（６）式（
６）はＭ′の展開で、ｄ３は上記の量であるので、Ｍだ
けが未知変数として残る。上記のことがらｄｌは０に対
応できない゛、またはＭ′は実際の目的に対して無限お
よび（または）一意的でないことがわかる。したがって
式（２）に表わされた条件が必要である。

第２条件式（３）の要求はＭの既知の周期性を用いて導
出することができる。式（６）の解はとして表わすこと
ができる。ここでＵは積分変数である。

初期条件Ｍ（ｏ）はＭ（Ｏ）−Ｍ（２π）という周期性
の要求から決定されて となる。ただし したがって 上記ではＳは１ではないと仮定した。これは式（３）に
表わされた第２条件となる。

運動エネルギＭについて解かれると、ＤとＰ′とは容易
に得られる。（５）の初めの２つの式から、クラツの法
則によって および となる。これらの２つの式は２つの未知数の２っの独立
の式から得られる。

上記において式（２）、（３）、　（ハ、（８）および
（９）は解の行列式的方法と呼ばれるものを用いて結果
を得るのに必要な数学的手法を要約している。式（２）
および（５）に示された条件とは別に解の行列式法は各
群に対する３つの別々の機械運転サイクルにおいて行な
われる６つの観測に限定される。これらの観測は全運転
サイクルにわたるトルクＴと動力転移軸の角速度４との
測定で構成されている。この解法は測定誤差とノイズと
にいくぶん敏感なので、上に定義した別々の組の３つの
観測からいくつかの解を得、それからＭ、Ｐ’、および
Ｄについての解を平均するのが賢明である。機械特性に
ついて解くこの方法に対してデータを集めるときには、
測定は全機械サイクルにわたって行なう。この場合運転
サイクル内における測定の頻度は機械サイクル内におけ
る所望の分解能に依存する。いくぶん便利さは劣るが、
測定誤差とノイズとはまた、数学的に解く前にテストを
繰り返して得られたトルクと動力軸の角速度とについて
のデータを平均することにより低下されることがわかる
。さらに、測定された量、すなわちトルクＴと角速度４
とは周期的で軸角ｑと同期するか、または非周期的すな
わち過度的であることに注意されたい。

データに最小２乗法を施すことができる。これはトルク
と動力転移軸の角速度との測定誤差およびノイズに対す
る感度がエリ低いように思われる。

座標面または座標領域におけるこの解法においてはトル
クＴと軸速度４の変化はｑの周期関数でなければならな
い。周期性は機械の運転サイクルと同期している。さら
に、Ｔおよび４の測定から集められたデータの少なくと
も１つのサブセット（部分集合）は式（２）および（３
）によって表わされる条件を満足しなければならない。

測定とそれから得られたデータとはこの方法の５つの歓
迎１だけに限定されない。各観測は全機械サイクルまた
は範囲、ｑにわたるＴおよび４の測定で構成される。

Ａｋ−テ で表わされる式の組を考える。ただし Ａは線形演算子のマトリックス、 ｋは未知の関数Ｍ、、Ｐ’、およびＤのベクトル、テは
測定されたトルク関数Ｔ　（ｑ）のベクトルである。

最小２乗法を展開するためにｑの範囲にわたってベクト
ル関数のノルム を導入する。ただしデはｑの任意の許されるベクトル関
数である。得られた内積は である。ただしＴおよびｉはｑの任意の許されるベクト
ル関数である。Ｅを に＝ｌＡヌーテＩ′ のようにＡに関するｉおよび７間の誤差のノルムとし、
誤差Ｅを のように極小化しくすなわちマの任意の許される変化６
羽によるＥの変化δＥはすべての許されるδ又に対して
δＥ−０）、高いオーダの功 δＥ＝２（Ａマーチ、Ａδヌ） を無視（省略）する。

（ｆ、Ａｇ、）−（Ａｔｆ、ｇ） のように転置演算子Ａｔが存在すると仮定するとδに＝
２　（Ａ　ＡＸ　−Ａ　７．δ））となり、すべての許
されるδ又に対してδＥ−０という要請から最小２乗式 ％式％ 式（５）において最ｌＪ］乗法を施すとここで任意の許
されるスカラ関数ｆ（ｑ）およびｎ≧３に対して（Ｃ２
＊）’　ｆ＝　（Ｃ２ｆ）’スカラ周期関数ｆおよびｇ
に対して演算子（４２す′の必要な転置は、４もｑに関
して周期的であると、部分積分によって得られる。そう
すると転置演算子Ａｔは となり、周期関数に対する得られた最小２乗式は式（１
０）の展開から となる。ここで添字ｊは関連した運転条件の一般的観測
番号を表わす。

式（１１）を展開し、ｑの簡単化関数ａユ、ｂユ、ｃｌ
、ｇｊ−ｈユ、およびに、を用いると。

ｋ、Ｍ″＋　ｋ２Ｍ’　＋ＪＭ　：　ｋ４（１２）ここ
で ｘｌ：＝ａ１−　ａａｇｔ−Ｃ６ｋＮ Ｋ２＝ａ２−Ｃ４（ｇ１’＋ｇ２）°ａｓｇ１−Ｃ６（
Ｈ１’＋ｈ２）Ｋ３””Ｃ３−Ｃ４ｇ２’−ａ５ｇ’−
Ｃ６ｈ２’ＫＡ　””　Ｃ８−８４ｇ３’　−ａｓｇ３
−　Ｃ６ｈ３’ここで ａ１＝Σ４４ Ｃ２−２ΣＡｆＡｆ’　　＋’　ｂ２＝；Σｑ＋　　　
、　　Ｃ，２−Σ筈ａ　３＝ＪＡ、２４．２“　、ｂ３
＝Σｑ１４で／　、　　Ｃ５＝Σ筈′ａ４＝Σ４ｉ Ｃ５−Σ４２４．′、ｂ５＝Σｑ７　　　、　　Ｃ５−
Σ４１Ｃ６−Σ４２ ｂ６＝＝ΣＱ１　　　、　　Ｃ７：ｌ］ａ８＝ΣＡ２Ｔ
、’　　、　　ｂ６−ΣＱＩＴ、Ｂ　　、　　ｃＢ＝Σ
Ｔ□Ｍがわかると Ｄ＝ｇｌ−Ｍ’ｇ＋−Ｍｇ２ Ｐ’＝ｈ３−Ｍ’ｈ１−Ｍｈ２ Ｍ、Ｐ’−およびＤの関数は周期的なので、式（１２）
は強制ヒル（Ｈｉｌｌ）方程式で、その周期的解はここ
に述べた最小２乗法によって得られる。この方法では測
定誤差とノイズとの効果を平均する冗長データを用いる
ことができる。この場合群が存在するのに十分な条件は
、用いたデータの成るサブセットは式（２）および（３
）の条件を満足しなければならないことに注意すべきで
ある。データに含まれる誤差は、別々の機械サイクルに
おいてトルクと動力転移軸の角速度との同じ条件下に機
械サイクルの同じ点において得られるデータを平均する
ことによってさらに低下される。ここに説明した最小２
乗法のためのデータの収集は、測定が全機械サイクルに
わたってなされなければならないことを要求する。運転
サイクル内における泪］１定の頻度は解の所望の分解能
に依存する。

たいていの変位の大きい機械においては有効慣性項Ｍは
一定ではない。そのような場合にはその導関数Ｍ′は有
効慣性の変化率を衣わし−したがってゼロではない。し
たがってＭ′は Ｍ′＝π＝ｆ（ｑ） と表わされる。

単一自由度の機械系の特定を行なう方法の第３の変形は
式（１）の展開を含む。それはＭ（ｑ２）′＋ＮＡ２＋
Ｄへ十Ｐ’＝Ｔ　　　　（１３）となる。

ここで、理想的にはＮ＝Ｍ’であるが、ここではＮは有
効慣性の有効変化率である独立関数ｆ（ｑｌと考見られ
る。

機械の特性を特定するこの方法においてはトルクＴと動
力転移軸の角速度へとの両方は以後の機械サイクルにお
ける任意の既知の角ｑにおいて測定される。データは１
つの特別の角位置においてとられる＜　４７　’ｊ（と
にかぐ得られるならば）かまたは機械の運転サイクルに
わたって複数の所定の角位置においてとられる。各特別
の角位置においては４つの独立な測定がなされなければ
ならない。

独立な測定に対する条件は によって最もよく表わされる。

さらに、測定された量は局所的に単調でなければなら々
い。この特性は測定がなされている機械構造に関係し、
ｑ（動力軸の角位置）がＴと４との測定が終った各以後
のサイクルの間同じ方向運動をすることを要求する。上
記の４つの独立な測定の結果、４つの未知数についての
４つの方程式が得られ、未知数Ｍ、　Ｎ、Ｐ’、および
Ｄについて解が得られる。これらの解はデータの独立な
測定がなされた角に特有である。したがってこの第３の
方法は全機械サイクルにわたって観測されたデータに限
定されないことがわかる。さらに、機械の駆動（Ｔおよ
び４）は周期的であっても非周期的であってもよい。

最小２乗法はこの第３の方法を用いる解に含まれる誤差
を低下させる。このとき４Ｊ：り多くの組のデータが得
られ、これら４つの組の成るサブセットは式（１４）　
Ｃ式（２）の拡張）の行列式条件を満足する。またはこ
こに説明した方法の第６の変形を用いる解に含まれる誤
差は、同様な条件で同じ軸角（非独立）において測定を
繰り返し、平均してＴおよび４の４つの必要な独立の測
定の１つを得ることにより低下される。４つの未知誉Ｍ
、Ｎ、Ｄ−およびｐ／　Ｋ対してＴ、ｑ、および４の測
定からクラマの法則またはそれに同等な適当なプログラ
ムによって得られ、コンピュータによって処理された４
つの独立な式から解が得られる。

第１図は本方法を実施する系の概略図である。

モータ（１０）の出力軸（１１）は無限可変伝送（伝達
）装置（変速装置）（１２）の入力側に接続されている
。

伝送装置には手動制御レバー（１３）があり、それは所
定の位置に設定することにより所定の速度比を伝送装置
の出力軸（１４）に伝送する。無限可変伝送装置の出力
軸はトルクセンサ（１６）に結合され、後者は軸角ｑと
軸の回転速度へとを測定する装置（１７）に結合される
。単一自由度のホロノーム系または機械（１８）は軸（
１４）に結合されてそれに駆動される機械動力転移部材
（伝動部材）（この場合には軸）　（１５）を持つ。機
械（１８）はそれぞれ運動エネルギ、運動エネルギの第
１導関数（慣性の変化に関する）、ポテンシャルエネル
ギ、および散逸関数を表わす特性Ｍ（ｑ）−Ｍ’（（１
）、ｐ（ｑ）、およびＤ　（ｑ）を持つ。

適当なカム、歯車、リンク等で構成される機械的リンク
（１９）が装置（１７）の出力軸（１４）と手動制御レ
バー（１ｓ）との間にある。このような手動フィードバ
ック路の目的は、出力軸（１４）を制御して伝送装置か
らの周期的出力を機械（１８）の動力転移部材（１５）
に結合させることである。このようにして転移部材（１
５）から伝送装置（１２）へのどのような機械的に結合
された振動も周期的で動力転移部材と同期する。

機械的フィードバック路（１９）を用いる代りにトルク
測定装置（１６）と角および角速度測定装置（１７）と
からの信号のフィードバック路を示す。量Ｔ（ｑ）、４
（ｑ）、およびｑを表わす信号は無限可変伝送装置（１
２）上の信号応答制御部（２１）と連通ずるマイクロゾ
ロセッサ（２０）に送られる。伝送装置は図示のように
手動および自動的に位置を切り換えることができるスイ
ッチ（２２）を持っている。スイッチを手動位置にする
と、手動制御レバー（１３）は出力軸（１４）における
トルクと軸速とを伝送装装置の入力側におけるトルクと
モータ軸（１１）の速度との関数として表わさせる。ス
イッチ（２２）が自動位置であると、動力またはトルク
Ｔまたは角速度へのプログラムされた変化が出力軸（１
４）、したがって機械（１８）の動力転移部材（１５）
において得られる。この変化はプログラムおよび機械の
解析に用いられるべき上記の方法の所望の変形に依存し
て周期的か非周期的である。

第２図においては上記の伝送装置（１２）は入力軸（２
３）と上記の出力軸（１４）との間の比を変える。

トルクセンサ（１６）、角および角速度センサ（１７）
、マイクロプロセッサ（２０）、伝送制御装置（２１）
、および手動／自動選択スイッチ（２２）はすべて第１
図で説明したように働く。その上、可変伝送装置の入力
軸（２６）にははずみ車（２４）がついている。第２図
の実施例の機械は、動力転移部材（１５）およびそれに
よって出力軸（１４）およびトルク、軸の角速度、およ
び角位置を測定するセンサに内部で結合された完備型動
力源（たとえばここでの限定に合致した内燃機関）を持
っている。動力転移軸（１５）、およびしたがって伝送
出力軸（１４）にかけられた負荷は１図示のようにスイ
ッチ（２２）が手動位置にあるとき手動制御レバー（１
３）の位置の選択によって手動で変えられる。または、
所定のプログラムで制御されるマイクロプロセッサ（２
０）が動力転移部材（１５）にトルクＴおよび角速度へ
の周期的または非周期的変化が現われるように伝送操作
を行なう。

このようにして軸角ｑの関数としてのＴおよび４が特定
の角においてまたは機械（１８）の機械的サイクルにわ
たる順次の角において測定される。同じ軸ノトルクおよ
び角速度条件に対していくつかのそのような測定がなさ
れるので、それらの測定量は平均されて測定量に含まれ
るノイズを低下させる。そのようが１組の平均された測
定量は上記の方法に対して１つの独立な測定量と考えら
れる。

機械特性について解くための適当なステップをとる前に
、機械（１８）の特性を特定するための第１、第２．ま
たは第３の方法の任意のものに対して一連のそのような
独立な測定量が得られる。

上記のことから１機械が過度状態で運転されているとき
機械の特性を解明することができる。そのような解明は
機械が周期的な運転をされているときにも行なうことが
できる。したがって、機械の特性は１機械をそのアクセ
スできる動力転移部材（１５）によって駆動するかまた
は内燃機関のような完備型動力源を持つ機械に動力転移
部材を負荷させることによって得られる。機械特性の特
定は解析の目的に用いられ、予見された特性が確認され
る。または機械の現時点の機能的特性を診断する目的に
使用する２ことができる。さらに、運動エネルギ、ポテ
ンシャルエネルギ、慣性の変化、および散逸関数に関す
る機械特性を機械系のオンライン監視に用いることがで
きる。その上−そのような特定または監視は周期的運転
特性に制限を加えることなく行左えるので、動力転移部
材（１５）における過度的トルクおよび角速度はここに
説明した方法のプログラミングに用いられる。

ここで用いたトルクという用語はトルクに変換できる量
に用いであることに注意されたい。このようなことはこ
こで用いタスべての用語に当てはまる。

本発明の最良の実施例を図示し説明したが、本発明の主
題から逸脱することなく種々の変化変形ができることは
明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単一自由度の機械系を駆動する装置の
構成図である。 第２図は本発明の完備型動力源を持つ単一自由度の機械
系の特性を決定する装置の構成図である。 １２・・・伝送装置、１３・・・手動制御レバー−１６
・・・トルクセンサ。 １７・・・軸の角度および回転速度抑１定装置。 １９・・フィードバック路、 ２０・・マイクロプロセッサ、２２・−・スイッチ、２
４・・・はずみ車。 特許出願代理人

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. （１）一連の運転サイクルにわたつて機械を駆動するこ
   とと、 機械の別々の運転サイクルの間に動力転移軸においてト
   ルクと角速度とを測定することと、所定数の前記測定に
   対して動力転移軸において運転サイクルの間にデータを
   集めることと、集めたデータを用いて機械の運動エネル
   ギ、ポテンシャルエネルギ、および散逸関数に対して座
   標領域において解くことと を含む、アクセスできる動力転移軸を持つ循環機械の特
   性を解析する方法。
2. （２）駆動ステップは軸のトルクと角速度とを周期的に
   変化させることを含む、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
3. （３）駆動ステップは軸のトルクと角速度とを非周期的
   に変化させることを含む、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。
4. （４）データを集めるステップはいくつかの機械の運転
   サイクルにわたつて繰り返されたテスト条件に対して集
   めたデータを平均し、データのスプリアスノイズ部分を
   相殺することを含む、特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
5. （５）解くステップはデータに最小２乗法を施すことを
   含む、特許請求の範囲第４項記載の方法。
6. （６）データを集めるステップは機械の全運転サイクル
   にわたつてトルクと角速度とを測定することを含み、得
   られた解は軸角の関数として表わされた一般解である、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
7. （７）解くステップは動力転移軸の位置の関数としての
   有効慣性の有効変化率に対して解くことを含む、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
8. （８）データを集めるステップはトルクと角速度とを測
   定し、機械の運転サイクル内で少なくとも１つの所定の
   角位置において角に関して角速度の変化を得ることを含
   み、得られた解は少なくとも１つの角位置に特有なもの
   である、特許請求の範囲第７項記載の方法。
9. （９）解くステップは６つのトルクと角速度とのデータ
   の組を用いる、特許請求の範囲第１項記載の方法。
10. （１０）解くステップは最小限４つのトルクと角速度と
    の測定の組を必要とする、特許請求の範囲第１項記載の
    方法。
11. （１１）解くステップは複数の集められたデータの組を
    用いて複数回解くことと解を平均することとを含み、各
    関数に対する解に含まれるスプリアス信号が相殺される
    、特許請求の範囲第１項記載の方法。
12. （１２）データを集めるステップは別々の運転サイクル
    の間に実質的に同じ動力転移軸角におけるデータを集め
    ることを含む、特許請求の範囲第７項記載の方法。
13. （１３）一連の運転サイクルにわたつて機械を運転する
    ことと、 他の機械の運転サイクルの間に動力転移部材の力、位置
    、および速度に関するデータを得ることと、 得られたデータを用いて機械の運動エネルギ、ポテンシ
    ャルエネルギ、および散逸特性について座標領域内で解
    くことと を含む、アクセスできる動力転移部材を持つ循環機械の
    特性を解析する方法。
14. （１４）運転するステップは動力転移部材の力と速度と
    を周期的に変えることを含む、特許請求の範囲第１３項
    記載の方法。
15. （１５）運転するステップは動力転移部材の力と速度と
    を非周期的に変えることを含む、特許請求の範囲第１３
    項記載の方法。
16. （１６）データを得るステップは、いくつかの機械運転
    サイクルにわたつて繰り返されたテスト条件に対して得
    られたデータを平均してデータ中のノイズ量を低下させ
    ることを含む、特許請求の範囲第１３項記載の方法。
17. （１７）解くステップはデータに最小２乗法を施すこと
    を含む、特許請求の範囲第１３項記載の方法。
18. （１８）データを得るステップは全機械運転サイクルに
    わたつてデータを測定することを含み、得られた解は動
    力転移部材の位置の関数として表わされた一般解である
    、特許請求の範囲第１３項の方法。
19. （１９）解くステップは動力転移部材の位置の関数とし
    ての有効慣性の有効変化率について解くことを含む、特
    許請求の範囲第１３項記載の方法。
20. （２０）データを得るステップは力と速度とを測定し、
    別々のサイクルの間に機械の運転サイクル内の少なくと
    も１つの所定の位置に関する速度の変化を得ることを含
    み、得られた解は上記少なくとも１つの位置に特有であ
    る、特許請求の範囲第１９項記載の方法。
21. （２１）解くステップは３つの力と速度との測定の組の
    使用に限定される、特許請求の範囲第１６項記載の方法
    。
22. （２２）解くステップは最少限４つの力と速度との測定
    の組を必要とする、特許請求の範囲第１５項記載の方法
    。
23. （２３）解くステップは複数の解を得てそれらを平均し
    、各特性に対する解に含まれるノイズを低下させる、特
    許請求の範囲第１３項記載の方法。
24. （２４）一連の運転サイクルにわたつて機械を駆動する
    ことと、 機械の別々の運転サイクルの間に機械の動力転移軸の所
    定の角位置における動力転移軸のトルクと角速度とを測
    定することと、 所定数の運転サイクルに対する前記測定ステップからデ
    ータを得ることと、 得られたデータを用いて機械の運動エネルギ、ポテンシ
    ャルエネルギ、および散逸関数について座標領域内で解
    くことと、 解に含まれるノイズを低下させることと を含む、機械運転サイクルとアクセスできる動力転移軸
    とを持つ単一自由度のスクレロノーム、ホロノーム機械
    の特性を解析する方法。
25. （２５）ノイズを低下させるステップは 複数のサイクルに対して１つの運転サイクルにわたつて
    同じトルクおよび角速度にすること上記複数のサイクル
    のおのおのの間にトルクと角速度との測定を繰り返すこ
    とと、 上記複数のサイクルに対してトルクと角速度との測定を
    平均して得られたデータを上記所定数の別々の運転サイ
    クルの１つに与えることとを含む、特許請求の範囲第２
    ４項記載の方法。
26. （２６）ノイズを低下させるステップは 複数の測定ステップから得られたデータを用いて機械の
    運動エネルギ、ポテンシャルエネルギ、および散逸関数
    に対して座標領域内で解くことと、 これらの解を運動エネルギ、ポテンシャルエネルギ、お
    よび散逸関数に対して平均することと を含む、特許請求の範囲第２４項記載の方法。
27. （２７）駆動するステップは軸のトルクと角速度とを周
    期的に変化させることを含む、特許請求の範囲第２４項
    記載の方法。
28. （２８）駆動するステップは軸のトルクと角速度とに範
    囲第２４項記載の方法。
29. （２９）座標領域内で解くステップはデータに最小２乗
    法を施して連立微分方程式を得、この連立微分方程式を
    機械の特性に対して解くことを含む、特許請求の範囲第
    ２４項記載の方法。
30. （３０）測定するステップは全機械運転サイクルにわた
    る軸のトルクと角速度との測定を含み、解は軸角の関数
    として表わされた一般解である、特許請求の範囲第２４
    項記載の方法。
31. （３１）解くステップは動力転移軸の角の関数として有
    効慣性の有効変化率について解くことを含む、特許請求
    の範囲第２４項記載の方法。
32. （３２）データを得るステップはトルクと角速度とを測
    定し、機械運転サイクル内において少なくとも１つの所
    定の角位置に関して角速度の変化を得ることを含み、解
    は少なくとも１つの位置に特有である、特許請求の範囲
    第３１項記載の方法。
33. （３３）解くステップは３つのトルクと角速度とのデー
    タの組を用いる、特許請求の範囲第２４項記載の方法。
34. （３４）解くステップは最低４つのトルクと角速度との
    データの組を用いる、特許請求の範囲第２４項記載の方
    法。
35. （３５）解くステップは複数のデータの組を得、複数の
    機械機能に対して解き、解を平均して各機能に対する解
    に含まれるノイズ信号を相殺することを含む、特許請求
    の範囲第２４項記載の方法。
36. （３６）出力駆動軸を持つ駆動モータと、 前記出力駆動軸を動力転移部材に結合する可変伝送装置
    （変速装置）と、 動力転移部材におけるトルクを検出する装置と、 動力転移部材の駆動位置を検出する装置と、動力転移部
    材の被動速度を得る装置と、 前記トルクを検出し、駆動位置を検出し、被動速度を得
    る装置と前記可変伝送装置との間に結合されたフィード
    バック装置と を備え、前記モータは動力転移部材に異なるトルクおよ
    び被動速度条件を課する、動力転移部材によつて実質的
    に単一自由度のホロノーム機械系を駆動し、系の特性を
    検出する装置。
37. （３７）前記可変伝送装置は手動制御装置を持ち、無限
    に可変であり、前記フィードバック装置は動力転移部材
    と前記手動制御部材との間に機械的に結合されている、
    特許請求の範囲第３６項記載の装置。
38. （３８）前記可変伝送装置は無限に可変で自動制御装置
    を含み、機械系駆動装置はさらに前記トルク検出、駆動
    位置検出、および被動速度取得装置と前記自動制御装置
    との間に結合されたプロセッサ装置を備え、動力転移部
    材にトルクと被動速度との所定の変化が課せられる、特
    許請求の範囲第５６項記載の装置。
39. （３９）動力転移部材に結合された負荷を与える装置と
    、 前記負荷装置と動力転移部材との間の可変伝送装置と、 動力転移部材におけるトルクを検出する装置動力転移部
    材の駆動位置を検出する装置と、動力転移部材の被動速
    度を得る装置と、 前記トルク検出、駆動位置検出、および被動速度取得装
    置と前記可変伝送装置との間に結合されたフィードバッ
    ク装置と を備え、前記負荷を与える装置は動力転移部材に異なる
    トルクおよび速度条件を課する、機械系の動力転移部材
    に結合された完備型動力源を持つ実質的に単一自由度の
    ホロノーム機械系の特性を決定する装置。
40. （４０）前記可変伝送装置は無限に可変で手動制御装置
    を含み、前記フィードバック装置は前記手動制御装置と
    動力転移部材との間の機械的継手である、特許請求の範
    囲第３９項記載の装置。
41. （４１）前記可変伝送装置は無限に可変で自動制御装置
    を含み、機械系の特性決定装置はさらに前記トルク検出
    、駆動位置検出、および被動速度取得装置と前記自動制
    御装置との間に結合されたプロセッサ装置を備え、動力
    転移部材にトルクの範囲第３９項記載の装置。